400VPT一次保险熔断原因分析及处理

第38卷第8期2016年8月华电技术HuadianTechnologyVol.38No.8Aug.2016400VPT—次保险熔断原因分析及处理卜繁薇(华电国际邹县电厂，山东邹城273522)摘要:对400V电压互感器（PT)—次保险熔断的现象进行分析，确定单相高阻接地时，非故障相电压升高，PT饱和，励磁电流增加是保险熔断的原因。采用中性点加装流敏电阻的方案，解决了单相接地时PT—次保险熔断的问题。关键词：电压互感器;熔断;单相接地;过电压;抗饱和倍数;流敏电阻中图分类号:TM451文献标志码：B文章编号=1674-1951(2016)08-0045-031设备简介某电厂#5机组锅炉400V电力分配中心(PDC)A段变压器额定电压6kV，容量为2.66MV•A，连接组别DYn1，其低压侧中性点通过接地变压器T23接地，如图1所示。接地变压器T23容量为3kV•A，变压器短路电抗百分比为4%，变比为400/200，二次电阻为15.4n。锅炉400VPDCA段上电压互感器（PT)为电磁型PT，三相三柱式，中性点直接接地，变比为（380/槡3)/(100/槡^)，如图2所示。PT—次侧保险额定电流设计值为2A。2016年1月，#5机组锅炉400VPDCA段多次发生PT—次保险B相熔断的现象。V1AIB6D煤仓层014A电机控制中心图1400VPDCA段系统ABCQQQb图2400VPDCA段电压PT接线原理(3)铁磁谐振故障[1]:当母线空载或出线较少时，因合闸充电或接地故障消除等因素的激发使PT饱和，产生铁磁谐振，谐振时，PT产生的过电压或过电流将引起一次侧保险熔断或PT烧毁。(4)单相接地故障:在小电流接地系统中，单相接地或单相间歇性电弧接地时，非故障相对地电压升高，而电压的升高可能引起PT饱和，励磁电流迅速增大，使一次侧保险熔断。2PT—次保险熔断的主要因素()内部或一次侧引线故障:PT—次侧保险主要用来保护内部故障和一次侧引线故障。PT内部故障、外部引线有闪络放电或短路时会引起PT—次侧电流猛增，保险熔断。(2)二次回路故障:通常情况下，运行的PT二次回路过载、绝缘下降或与其相连的设备发生故障时，二次侧空气开关能够及时跳开，避免造成PT过流。但PT二次侧空气开关由于选择过大或其他原因未能及时跳开时，则会引起一次侧保险熔断。收稿日期=2016-04-19;修回日期:2016-07-203锅炉400VPDCA段B相保险熔断原因(1)PT—、二次侧设备故障：#5机组锅炉40VPDCA段PTB相一次保险熔断后，对PT及二次回路进行了详细的检查和测试，除A相一次保险误使用为4A保险(2A的额定电流）外，其他均未发现异常，这排除了PT—、二次侧设备故障引起保险熔断的因素。(2)铁磁谐振故障：#5机组锅炉A变压器40V侧中性点通过接地变压器接地，接地变压器变比为400/200，二次电阻为15.4n，其所带的锅炉400VPDCA段系统属于高阻接地系统。高阻接地是电力系统中性点通过一电阻接地，其单相接地故障时，•46•华电技术第38卷故障电流限制在1〇A以下，电阻电流被限制到等于或略大于系统总电容电流，即/R/c，Rn矣^。/3，如图3所示，图中为中性点接地电阻;ZCQ为每相对地容抗；/e为总电容电流；/r为流过电阻器的电流[2_3]。图3中性点经高阻接地原理高阻接地系统相对于不接地系统具有以下特点：（1)中性点电阻是耗能元件，也是阻尼元件，相当于在谐振电路中的电网对地电容两端并接的阻尼电阻，基本上可以消除电网的各种谐振过电压。试验表明，在高阻接地方式中，只要中性点电阻小于1500H，均可消除谐振过电压，如配电网中常见的因PT饱和引起的铁磁谐振过电压。（2)采用高阻接地可以有效地抑制单相接地时的暂态接地过电压，使其不大于2.5倍相电压。在中性点经高阻接地的配电网中，当接地电弧熄弧后，配电网对地电容中的残余电荷将通过中性点电阻释放掉，所以当下次发生燃弧时，过电压幅值和配电网在正常运行条件下发生单相接地时情况相同，不会产生很高的过电压[4]。#5机组锅炉400VPDCA段PTB相一次保险熔断后，对其变压器中性点接地设备的接地情况进行了检查，接地设备良好，排除了400V系统由高阻接地系统变成不接地系统的因素，大大减少了铁磁谐振的可能性。由于保险熔断是在#5机组正常运行期间，也排除了因合闸充电的原因激发的铁磁谐振。#5机组锅炉400VPDCA段PTB相一次保险熔断时，总是伴随有本段上煤仓层014A电机控制中心（MCC)接地报警信号的发出，但每次进行检查时，系统电压均正常，并未发现煤仓层014AMCC有接地问题。为进一步查找PT保险熔断的原因，更换PTB相一次保险后，把PT的二次电压，电流接人故障录波器进行监视。再一次故障时，录取的PT—次电流及二次电压波形如图4所示，A相电压为92.6V，B相电压为79.1V，C相电压为16.7V。A相电流有效值为3.9人3相电流为3.5人，相电流为0.1人。PT熔断时，煤仓层014AMCC接地报警信号再次发出。通过测量绝缘电阻的方法，对煤仓层014AMCC段每路负载进行排查，发现输煤#11皮带运转层振打器电源C相接地。由于振打器总是时断时续的短时运行，只有在运行时才会发生接地，所以当时检查人员并未捕捉到接地状况，以为是接地信号误发。在单相接地故障消除时虽然存在激发铁磁谐振的条件，但从图4的波形来看，接地后，电压波形平稳，并未发生周期性波动，与谐振的波形不符，不是铁磁谐振[5]。4单相接地故障小接地系统，当C相经过渡电阻接地时，矢量图如图5所示。图中：〜为相电压;Rf为接地过渡电阻;f/。为中性点对地电压;分别为A，B，C相电压;f；Ad，t/Bd，t/Cd分别为A，B，C相对地电压。当过渡电阻Rf由0—^变化时，f。由-f—0变化^点轨迹为以CO为直径的圆弧，f随此圆弧而改变。此时C相电压在0—fph(fph为相电压）之2016/01/132016/01/132016/01/132016/01/132016/01/132016/01/132016/01/1319:42:14.79019:42:14.83019:42:14.87019:42:14.91019:42:14.95019:42:14.99019:42:15.031-80.1^0.00.040.080.1120.1160.1图4PT系统故障时故障录波第8期卜繁薇:400VPT—次保险熔断原因分析及处理•47•图5经过渡电阻接地向量间变化，但不会高于额定相电压。C相经过渡电阻馬接地，恒有〜〜最高电压可达到1.82f/ph，而不是直接接地的槡^ph。中性点经电阻接地的电网，相当于在零序阻抗上并联了一个电阻，此电阻可以起到抑制谐振过电压的作用，接地电流的分量/R与电容电流/c的比值越大，非故障相上的电压就越低，如图6所示，该图中，///2时，过电压倍数在2.5以下。010203040电流标幺值r图7非线性电感的伏安特性曲线5问题的解决对于小接地系统，解决PT因电压升高引起的一次保险熔断的问题，通常有2种方法[6]。(1)提高PT的抗饱和倍数。要彻底解决单相接地时PT—次保险熔断问题，最根本的方法是选用抗饱和倍数高，励磁特性好的PT。中性点高阻接地系统使用的三相接地型PT，在运行时除承受幅值一般不超过1.3倍额定工频电压外，还要承受系统单相接地等故障引起的幅值较大的过电压。因此要求提高抗饱和倍数和具有较好的过励磁特性，PT的抗饱和倍数选择2.5，3.0或3.5倍，其磁通密度选取一般小于〇.8T。优点：能彻底消除单相接地时PT—次保险熔断问题的发生，保护PT自身和电网的安全运行。缺点：PT的抗饱和倍数不能无限做大，柜内空间的限制也决定PT的体积不宜过大。(2)PT中性点经非线性流敏电阻接地。流敏元件的伏安特性如图8所示，小电流时呈低阻态，大电流时呈高阻态，且可以相互转换。图8流敏原件伏安特性系统正常运行时由于呈低阻状态，基本不会影响PT的测量精度。当过压初期阶段，电流增大，超过0.2A时，该流敏元件的阻抗急剧增大，限制电流的发展，使PT快速饱和，有效地保护了PT保险；当PT阻抗升高，零序电流减小，流敏元件阻抗迅速降低，不影响测量精度。优点：通过它（下转第50页）图6过电压与/r//c的关系#11皮带运转层振打器在C相高阻接地时，A相（超前相）二次电压为92.6V，B相（滞后相）二次电压为79.1V，C相二次电压为16.7V，超前相电压大于滞后电压，与图5、图6分析结果相符。电磁式PT的电感是非线性的，在正常运行时，PT励磁阻抗很大，PT非线性电感的伏安特性如图7所示，图7中：fT为试验电源相电压，^为非线性电感额定电压。在#11皮带运转层振打器C相发生高阻接地故障时，#5机组锅炉PDCA段PT的A，B相电压高于正常运行电压。由于PT为抗饱和倍数较低的普通PT，PT铁芯饱和，电感明显减小，导致励磁电流增大，实测A相电流有效值为3.9A，B相电流为3.5A，而C相电流很小，约为0.1A。#11皮带运转层振打器发生C接地故障时，A，B相的电流均超过2A(保险额定电流2A)但由于A相错使用4A保险，所以A相没熔断，只熔断了B相保险。——抗饱和能力强……抗饱和能力弱——非故障相(超前相)非故障相(滞后相)籁班田抽a•50•华电技术第38卷表3加装低温省煤器前、后各级低压加热器运行参数比较（额定工况)项目-#5低压加热器#6低压加热器凝结水系统抽汽系统凝结水系统抽汽系统流量Z(kg•s_1)429.34/429.4922.18/21.54370.36/379.5536.80/28.40进口压力/MPa1.56/1.560600/0.610162/1.620.260/0.270进口温度/尤126.7/127.8277.0/277.6718/86.5188.9/192.0进口比焓/(k•kg-1)660.2/661.13014.1/3015.35314/536.42845.1/2850.8项目#7低压加热器#8低压加热器凝结水系统抽汽系统凝结水系统抽汽系统流量Z(kg•s_1)370.36/379.5511.27/11.66370.36/379.5513.74/14.34进口压力/MPa1.68/1.690.038/0.09174/1.750.018/0.019进口温度/尤55.40/55.9074.60/75.2035.80/35.8058.30/35.80进口比焓/(k•kg-1)301.7/304.22556.2/2560.1233.5/235.22452.8/2456.1脱硫系统采用工业水，按每吨工业水0.55元，机组年利用小时数为5500计算，每年节水费用为25.71万元。烟气系统的阻力增加约580Pa，由此增加的电耗600kW，厂用电价按0.26元/(kW•h)计算，每年增加85.8万元风机运行电费。加装深冷低压省煤器后总收益为降低煤耗、节约工业水带来的收益减去加装深冷低压省煤器增加风机运行电耗费，共277.5万元，项目总投资1200万元，可在4.32&后收回投资[5_6]。4结论交通大学,2007.[2]吕太，张子建，张素娟.600MW锅炉低压省煤器水侧连接优化选择[J].热能动力工程,2013(7):368-371.[3]周新军，房林铁,张红方，等.330MW机组增装低压省煤器及经济性分析[J].节能,2011(6):16-20.[4]马健越，安恩科.350MW电站低压省煤器优化设计[J].锅炉技术,2010,41(2):13-17.[5]温秀峰.600MW机组运行经济性分析及工程建设过程质量控制策略研究[D].保定:华北电力大学，214.[6]张红方，王勇，田松峰，等.基于等效焓降法的低压省煤采用深冷低压省煤器，降低新建机组锅炉的排器系统经济性分析[].节能技术，201(5):57-461.烟温度，不仅能较大程度地提高机组运行经济性，（本文责编：齐琳)还有利于减少机组脱硫用水。______________________参考文献：[1]李伟.